Säure-Base-Theorie von Brönsted
Die bekannteste Definition für Säuren und Basen hatte der Physikochemiker
SVANTE ARRHENIUS aufgestellt.
Laut der Definition von ARRHENIUS werden Säuren in wässriger Lösung in
positiv geladene Hydroniumionen und negativ geladene Säurerest-Ionen
dissoziiert und Basen in positiv geladene Metall- Ionen und negativ geladene
Hydroxid-Ionen.
Lange konnte man mit dieser Definition nicht erklären, warum auch andere
Stoffe wie die Base Ammoniak mit Wasser zu einer alkalischen Lösung reagiert,
bzw. eine Säure-Base-Reaktion auch ohne Wasser statt finden kann.
1923 entwickelte JOHANNES BRÖNSTED eine neue Definition für Säuren und Basen.
Säuren sind Teilchen, die bei Reaktionen Protonen abgeben. Damit sind die Säuren
Protonendonatoren bzw. werden als Brönsted-Säuren bezeichnet.
HCl als Protonendonator und Wasser als Protonenakzeptor
Basen hingegen sind Teilchen, die bei Reaktionen Protonen aufnehmen. Sie sind damit Protonenakzeptoren bzw. werden als Brönsted-Basen bezeichnet.
Ammoniak als Protonenakzeptor und Wasser als Protonendonator
Man kann an diesem Beispiel erkennen, dass das Wassermolekül, je nach Reaktion, Protonen abgibt bzw. aufnimmt. Solche Teilchen, die Protonen aufnehmen bzw. abgeben können, werden als Ampholyte bezeichnet. Nach Brönsted charakterisieren Säuren und Basen die Funktion von Teilchen und nicht ein Stoff.
Betrachtet man die Reaktion des Chlorwasserstoffmoleküls im Wasser,
dann gibt das Chlorwasserstoffmolekül ein Proton ab und das Wassermolekül
nimmt ein Proton auf.
Aus der Brönsted-Säure dem Chlorwasserstoffmolekül entsteht durch die Abgabe
eines Protons die Brönsted-Base das Chloridion.
Bei der Rückreaktion wird aus der Brönsted-Base dem Chloridion durch die
Aufnahme eines Protons die Brönsted-Säure das Chlorwasserstoffmolekül.
Teilchen, die über einen Protonenübergang in dieser Weise miteinander in
funktionellem Zusammenhang stehen, bezeichnet man als
konjugiertes Säure-Base-Paar (bzw. korrespondierendes Säure-Base-Paar).
An einer Protolyse sind immer zwei Säure-Base-Paare beteiligt:
Wie stark bzw. schwach eine Brönsted-Säure bzw. Brönsted-Base ist, hängt davon ab, wie stark ihr Bestreben ist Protonen abzugeben bzw. aufzunehmen.
Merke:
Bei der Protolyse eine starken Säure entsteht immer eine schwache konjugierte Base und umgekehrt.
Bei der Protolyse einer starken Base immer eine schwache Säure und umgekehrt.
Starke Säuren protolysieren vollständig – es entsteht also kein Protolysegleichgewicht.
Schwache Säuren protolysieren nicht vollständig – es entsteht also ein Protolysegleichgewicht, das stets auf der Seite der jeweils schwächeren Säure und Base liegt.
Übersicht über den Zusammenhang von Säurestärke und Basenstärke konjugierter Säure-Base-Paare:
Erstellt von A.N. mit kleinen Ergänzungen durch Herrn Ecker 17.5.2014